Enzymy Krebsova cyklu

od Dr. Catherine Shaffer, Ph.D. Hodnotil Dr. Liji Thomas, MD

Krebsův cyklus, známý také jako cyklus kyseliny citronové, je řada enzymatických reakcí, které uvolňují energii z uložených sacharidů, tuků a bílkovin.

Image Credit: 3d_man /

Krebsův cyklus poprvé navrhl Hans Adolf Krebs v roce 1937. Cyklus také produkuje prekurzory aminokyselin a redukovaný nikotinamidadenin dinukleotid (NADH). Je to primární metabolická cesta pro všechny aerobní procesy v živočišné tkáni. U eukaryot probíhá Krebsův cyklus v mitochondriální matrici, zatímco u prokaryot se vyskytuje v cytosolu.

kroky Krebsova cyklu

Acetyl-CoA je výchozím bodem Krebsova cyklu. Během osmi reakcí cyklu se produkují tři molekuly NADH a jedna z flavinadenin dinukleotidu (FAD / FADH2). Následují kroky v cyklu:

1. Acetyl-CoA je kombinován s oxaloacetátem citrátsyntázou za vzniku šestiuhlíkové molekuly. Potom se molekula kyseliny citronové uvolní z enzymového komplexu.
2. molekula vody se odstraní z polohy 3 ‚na kyselině citronové a přidá se zpět na místo 4‘ enzymem akonitázou, což vede k isocitrátu.
3. Isocitrát dehydrogenáza katalyzuje oxidaci 4 ‚ – OH skupiny isocitrátu za vzniku alfa-ketoglutarátu. Jedna molekula NAD se převede na NADH.
4. alfa-ketoglutarát je dekarboxylován a přeměňuje další molekulu NAD na NADH alfa-ketoglutarátdehydrogenázou, čímž se získá sukcinyl CoA, což je nestabilní sloučenina.
5. sukcinyl – CoA syntetáza katalyzuje přidání volné fosfátové skupiny k guanosin difosfátu (GDP), čímž vzniká guanosin trifosfát. V tomto procesu se skupina CoA uvolňuje ze sukcinyl-CoA. Výsledná molekula je sukcinát.
6. dva vodíky se uvolňují ze sukcinátu, když sukcinátdehydrogenáza redukuje FAD na FADH2. Výstupem reakce je fumarát.
7. Fumaráza katalyzuje přidání an-OH skupiny k fumarátu a produkuje L-malát.
8. v konečné reakci cyklu se oxaloacetát regeneruje oxidací L-malátu malátdehydrogenázou. Jedna molekula NAD se převede na NADH.

enzymy Krebsova cyklu

enzymy Krebsova cyklu jsou membránové proteiny nacházející se v matrici mitochondrií s výjimkou sukcinátdehydrogenázy, která je integrálním membránovým proteinem uzamčeným na vnitřní mitochondriální membráně.

zatímco NAD je protetická skupina používaná k přijetí protonů generovaných během tří kroků oxidace, FAD se používá sukcinátdehydrogenázou. Konečný osud těchto redukovaných koenzymů má být reoxidován vstupem do elektronových transportních řetězových reakcí ve vnitřní mitochondriální membráně, když je generován ATP.

některé reakce Krebsova cyklu jsou blízké termodynamické rovnováze, a proto jsou obousměrné. Mezi ně patří enzymy interkonvertující sukcinát, fumarát, malát a oxaloacetát. Reverzibilita reakcí umožňuje tvorbu prekurzorů pro syntézu glukózy, syntézu mastných kyselin a cholesterolu, anabolismus aminokyselin, nukleotidy a biosyntézu hemu.

Krebsův cyklus využívá asi dvě třetiny celkového kyslíku spotřebovaného tělem a generuje asi ⅔ energie. Hraje roli v glukoneogenezi, transaminaci, deaminaci a lipogenezi. Bylo zjištěno velmi málo genetických abnormalit Krebsova cyklu, pravděpodobně proto, že je rozhodující pro přežití.

vývoj Krebsova cyklu

většina enzymů Krebsova cyklu je kódována v jádře u eukaryot. Předpokládá se, že jaderné geny byly získány z mitochondriálních genů předků během evoluce. Během tohoto procesu, známého jako endosymbióza, začaly buňky žít v symbiotických vztazích.

mitochondrion a chloroplast měly být původně volně žijícími buňkami, které nakonec začaly žít uvnitř jiných buněk. Před touto příhodou mohly enzymy Krebsova cyklu fungovat pouze jako izolované kroky v hostiteli a mitochondriích.

různé izoformy enzymů v různých buněčných kompartmentech mohly vzniknout v důsledku událostí přenosu genů. Proces, kterým se tyto izolované kroky v cyklu spojily, aby vytvořily komplexní, kritický cyklus nezbytný pro život, není dosud pochopen.

další čtení

• Veškerý obsah biochemie
• Úvod do kinetiky enzymů
• Chiralita v biochemii
• L A D izomery
• Suzuki-Miyaura Cross-Coupling Reaction

napsal

Dr. Catherine Shaffer

Catherine Shaffer je nezávislá vědecká a zdravotní spisovatelka z Michiganu. Psala pro širokou škálu obchodních a spotřebitelských publikací o tématech biologických věd, zejména v oblasti objevování a vývoje drog. Je držitelkou titulu Ph.D. v biologické chemii a začala svou kariéru jako laboratorní výzkumnice, než přešla na vědecké psaní. Ona také píše a publikuje beletrii, a ve svém volném čase má jógu, jízda na kole, a starat se o své domácí mazlíčky.

citace